3785玉米秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)

3785玉米秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì),玉米,秸稈,粉碎,還田,設(shè)計(jì) - 0 -玉米秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)1 引言1.1機(jī)械化秸稈還田的目的及意義我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)于田間作業(yè)趨于機(jī)械化是一個(gè)必然的發(fā)展過(guò)程，它可以節(jié)約勞動(dòng)力和提高經(jīng)濟(jì)效益。在北方玉米是一種常見(jiàn)的農(nóng)作物，過(guò)去由于認(rèn)識(shí)上、政策上及經(jīng)濟(jì)上的原因，基本上農(nóng)民都是在收獲以后直接將秸稈焚燒，這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)，還污染了環(huán)境，隨著科技的發(fā)展，生態(tài)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，作為寶貴資源的秸稈，也開(kāi)始了被重新利用，而秸稈直接還田就是其中的主要途徑之一。將秸稈粉碎后，鋪撒在地里有許多作用：①秸稈還田補(bǔ)充土壤養(yǎng)分。②秸稈還田促進(jìn)微生物的活動(dòng)，改善土壤的理化性狀。③可以減少化肥的使用量，從而改善環(huán)境。④還可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。這樣不僅可以從分利用資源，還可以改善我們生活的環(huán)境。1.2機(jī)械化還田技術(shù)的現(xiàn)狀由于我國(guó)國(guó)土遼闊，南北方差異較大，各地區(qū)的耕作制度和農(nóng)藝要求不同，同時(shí)作物的秸稈也不同，其物理性能和機(jī)械性能差異也很大，這就決定了我國(guó)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)及配套機(jī)具的多樣化。在北方多數(shù)是以拖拉機(jī)牽引并驅(qū)動(dòng)的秸稈還田機(jī)，把站立的玉米秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上，數(shù)日后犁翻耕土地時(shí)把晾曬的秸稈翻埋入土。由于機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈最經(jīng)濟(jì)最有效的技術(shù)，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，因此外國(guó)在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展較快。尤其是意大利、英國(guó)，德國(guó)、法國(guó)、日本和西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。綜合國(guó)外機(jī)械化秸稈還田技術(shù)比較完善，機(jī)具品種較多，性能可靠，但價(jià)格昂貴。- 1 -1.3機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)雖然我國(guó)農(nóng)具多樣化，但就北方而言現(xiàn)在已經(jīng)在解決秸稈及根茬單項(xiàng)作業(yè)的基礎(chǔ)上將開(kāi)發(fā)新的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，并在一段時(shí)間后將會(huì)取代單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具。收割農(nóng)作物和秸稈還田機(jī)結(jié)合，使作業(yè)成本大大降低，靈活度也增加。機(jī)械化秸稈還田技術(shù)得到政府的高度重視和大力支持，雖然還有許多問(wèn)題但前景還是樂(lè)觀的。2 技術(shù)任務(wù)書(shū)隨著人們?cè)絹?lái)越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的裝備將得到進(jìn)一步的發(fā)展。例如農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作機(jī)械，秸稈綜合利用裝備。對(duì)于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查粉碎秸稈機(jī)一般工作幅寬為 1500mm 到 2000mm 之間不等，其動(dòng)力一般由拖拉機(jī)提供，用拖拉機(jī)懸掛并驅(qū)動(dòng)，使農(nóng)具的靈活性增加。由于機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是利用秸稈資源最經(jīng)濟(jì)，最有效的技術(shù)，最具有經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效益和社會(huì)效益。因此國(guó)外在研制和生產(chǎn)方面起步較早，發(fā)展很快。尤其是意大利、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。意大利的 OMARV 公司尤為突出，它的產(chǎn)品配套動(dòng)力 26-132kw 工作幅寬 1.2-6 米。刀片轉(zhuǎn)速1950r/m。美國(guó)萬(wàn)國(guó)公司（International Harvester Company Co.）,美國(guó)埃茲拉。隆達(dá)爾有限公司在此方面的研究生產(chǎn)水平均很高。此外，國(guó)外還研制出拖拉機(jī)帶動(dòng)的臥式轉(zhuǎn)子切碎機(jī)，幅寬 6m，刀片可更換，轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速 2000r/min,外殼上有擋板，使莖稈撒布均勻，同時(shí)帶有遇到障礙物的安全機(jī)構(gòu)。綜合國(guó)外機(jī)械化秸稈還田技術(shù)，技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價(jià)格也昂貴。我們可以借鑒國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)消化吸收，開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品。一般土地是由一家為單位的耕種，工作面積不會(huì)很大，工作量也小，所以一般配套動(dòng)力為 50 到 65 馬力的拖拉機(jī)。根據(jù)以上內(nèi)容綜合得出本人設(shè)計(jì)一臺(tái)外形尺寸為767×1645×876 并選用 55 馬力的拖拉機(jī)- 2 -3 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)3.1總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)示意圖如圖 1 所示1—箱傳動(dòng)軸 2—變速 3—皮帶出動(dòng)部分 4—粉碎機(jī)罩殼 5—工作部件圖 1 總體設(shè)計(jì)示意圖3.1.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)其功能是將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳遞到工作部件，進(jìn)行粉碎作業(yè)，它有萬(wàn)向聯(lián)軸器傳動(dòng)軸、齒輪箱和側(cè)邊傳動(dòng)裝置組成。 (1) 萬(wàn)向聯(lián)軸器傳動(dòng)軸連接拖拉機(jī)動(dòng)力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時(shí)，帶套的夾叉裝在粉碎就輸入軸端，且必須使兩個(gè)夾叉的開(kāi)口處在同一平面內(nèi)。(2) 齒輪箱：它內(nèi)部裝有一對(duì)圓錐齒輪，起改變方向和增速的作用。(3) 側(cè)邊傳動(dòng)裝置：由三角皮帶輪組成，采用單側(cè)邊傳動(dòng)方式（原因前文已提到） ，要起傳遞動(dòng)力的作用，另外也有起過(guò)載保護(hù)作用和傳動(dòng)比分配的作用。3.1.2 工作部件本機(jī)所采用如圖一所示的（d）Y 型,采用背靠裝置。其尺寸如圖 2 所示- 3 -圖 2 Y 型刀示意圖3.1.3 秸稈還田機(jī)刀片的設(shè)計(jì)幾個(gè)問(wèn)題(1)甩刀刀片形狀的確定：本秸稈還田機(jī)主要選用 Y 型 刀片，也可以用其它刀片替換。Y 型刀片是 L 型刀片的改進(jìn)型，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：（1）消除應(yīng)力集中或緩解了拐角處的應(yīng)力集中;(2)刀片的功耗小，原因是 Y 型刀切割秸稈斜切，即刀片要省力。所以目前大多數(shù)用于玉米、高粱等高稈作物秸稈還田機(jī)都采用 Y 型刀片。此類(lèi)型刀片已形成標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)為 ZBB98008-88.(2)刀片的材料選擇及其熱處理：考慮刀片經(jīng)常與泥土地、秸稈等磨擦，工作條件極其惡劣，所以選材要好，要求有較強(qiáng)的耐 磨性和較強(qiáng)的抗沖擊韌性。本機(jī)選 用20CrMnTi，熱處理工藝：將刀片加熱至 880―900 。 c,再保溫 10 分鐘。然后用 10%的NaCl 水溶液淬火，最后在 180-200。 C 回火 2 小時(shí)，可達(dá)到 3.16ha/g 的耐磨性和290J/cm 以上的抗沖擊韌性。(3)刀片的排列方式：刀片的排列方式對(duì)于秸稈是至關(guān)重要的，合理的排列方式不僅能使還田機(jī)粉碎質(zhì)量提高，而且還可以是還田機(jī)平衡性能好，減輕還田機(jī)的震動(dòng)。目前大多數(shù)秸稈還田機(jī)采用加配重塊的方法解決振動(dòng)問(wèn)題，這樣不僅制造煩瑣，而且配重塊加入后不同程度的影響粉碎質(zhì)量，而甩刀的排列有單螺線排列，雙螺線排列，星形排列，對(duì)稱(chēng)排列幾種，不管哪種排列均應(yīng)滿足：①刀軸受力均勻，徑向受力平衡。②相鄰兩刀片徑向夾角要大。單雙螺線排列有一個(gè)共同的弊病，即在粉碎過(guò)程中秸稈測(cè)向移動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，使還田機(jī)有“一頭沉”現(xiàn)象。根據(jù)以上幾種排列方式的利弊得出一種新的排列方法————均力免震法。排列方式如圖 3 所示- 4 -06128430634567891023145圖 3 刀得排列示意圖特點(diǎn)是：①刀軸受力均勻。②刀軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不震動(dòng)，無(wú)需加配重塊。3.1.4 拖拉機(jī)的性能參數(shù)表一 懸掛機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù) 下拉桿后球鉸孔徑 D2 28 下拉桿后球鉸寬度 b2 38鏈接三角形的高度 H 530-680 懸掛軸的長(zhǎng)度 M 800上拉桿連接銷(xiāo)直徑 d1 22 銷(xiāo)孔到臺(tái)肩距離 l1 102上拉桿后球鉸直徑 D1 22 上拉桿后球鉸寬度 b1 58表二 拖拉機(jī)懸掛裝置升降機(jī)構(gòu)的特性升降機(jī)構(gòu)形式 液壓分置式 液壓油泵型號(hào) CB-32 型齒輪泵分配器形式 型滑閥式 液壓油缸形式 型雙作用式推出 7500 額定 1100油缸最大推力（公斤） 推入6250懸掛軸的提升能力（公斤） 最大1500油缸尺寸及行程（缸徑*最1052?懸掛機(jī)構(gòu)形式 球鉸接四連桿機(jī)構(gòu)- 5 -小長(zhǎng)度*行程）安全閥開(kāi)啟壓 130 農(nóng)具聯(lián)接形式 后置雙軸三點(diǎn)懸掛表三 拖拉機(jī)的參數(shù)拖拉機(jī)的型號(hào) 鐵?！?5 后輪配重（公斤）150（重塊）210（流水）發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 55 馬力 一檔速度、傳動(dòng)比 1.37 296.89牽引力（公斤） 1400 二檔速度、傳動(dòng)比 1.69 241.29結(jié)構(gòu)重量（公斤） 2900 三檔速度、傳動(dòng)比 2.15 189.96最小使用重量 3300 公斤 四檔速度、傳動(dòng)比 3.52 115.54前輪分配重量 1100 公斤 五檔速度、傳動(dòng)比 4.82 84.41后輪分配重量 2200 公斤 六檔速度 6.32重心坐標(biāo)（mm）aeh?78013()?右 七檔速度 7.76外形尺寸（長(zhǎng)寬高） (mm)410893250額定功率（馬力） 55- 6 -前輪輪距（b） 1200-1800（mm） 額定轉(zhuǎn)速 1500后輪輪距（b1） 1200-1800(mm) 最大扭矩（公斤/米） 4115軸距（L） 2493(mm) 離地間隙（h1） 450(mm)最小轉(zhuǎn)彎距（單邊制動(dòng)）3.7（m）最小轉(zhuǎn)彎距（不制動(dòng)）5.75(m)表四 懸掛機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)R 800 X2 493下拉桿尺寸R1 400上拉桿固定點(diǎn)坐標(biāo)Y2 190下懸掛點(diǎn)間距 M 800 升降臂夾角 α ０X1 285 h1 195Y1 -200懸掛軸變化范圍h2 895B1 245 Lmin 535下拉桿固定點(diǎn)坐標(biāo)B2 490上拉桿長(zhǎng)度Lmax 800油缸固定點(diǎn)坐標(biāo) X4 438 動(dòng)力輸出軸坐標(biāo) X5 400- 7 -Y4 -264 Y5 -62.5B2 154 B3 0X3 398 L1min 430升降臂轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)Y3 340提升吊桿長(zhǎng)度L2max 515懸掛軸在最高點(diǎn)與后輪外援間隙e 145 拖拉機(jī)后輪半徑 r 760r1 260升降臂長(zhǎng)度r2 140拖拉機(jī)后輪中心到地面的距離Rk 720表五 拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸技術(shù)參數(shù)動(dòng)力輸形式 半獨(dú)立式 位置 后置離地 560旋轉(zhuǎn)方向（朝前進(jìn)的方向看）順時(shí)針 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 523花鍵公稱(chēng)尺寸（鍵數(shù)-外經(jīng)*內(nèi)徑*鍵寬）8-38×32×6 花間末端到凹端距離 40花鍵工作長(zhǎng)度 763.1.5 懸掛設(shè)計(jì)牽引點(diǎn)：農(nóng)具牽引裝置和拖拉機(jī)機(jī)體的連接點(diǎn)。虛牽引點(diǎn)：懸掛機(jī)構(gòu)上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內(nèi)投影延長(zhǎng)的交點(diǎn)，亦稱(chēng)“瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心” 。懸掛農(nóng)具工作時(shí)，如果作用力的平衡破壞，農(nóng)具就要繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。- 8 -懸掛點(diǎn)：連接懸掛式農(nóng)具和懸掛機(jī)構(gòu)桿件的鉸鏈點(diǎn)。在農(nóng)具懸掛設(shè)計(jì)中心提到懸掛點(diǎn)時(shí)，常常是指鉸鏈點(diǎn)的幾何中心。連接三角：連接懸掛式農(nóng)具的上、下懸掛點(diǎn)所得到的幾何圖形。農(nóng)具立柱：通常指連接三角形的高 a。懸掛軸：指懸掛農(nóng)具的橫梁，其兩端德?tīng)栞S銷(xiāo)與懸掛機(jī)構(gòu)下拉桿的后球鉸相連。(1)農(nóng)具和拖拉機(jī)的聯(lián)結(jié)型式牽引力：農(nóng)具具有獨(dú)立的行走輪。農(nóng)具在運(yùn)輸或工作時(shí)，其重量均由本身的輪子承受。機(jī)組的穩(wěn)定性好，對(duì)不平地面的適應(yīng)性強(qiáng)。但機(jī)動(dòng)性較差，金屬消耗最大。多用于各種寬幅，重型農(nóng)具。懸掛式：農(nóng)具在運(yùn)輸時(shí)全部重量由拖拉機(jī)承受。重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動(dòng)性好，效率高。但穩(wěn)定性差，使用調(diào)整較復(fù)雜，對(duì)地表的適應(yīng)性不如牽引式和半懸掛式。廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)具，在大部分場(chǎng)合有取代牽引式的趨勢(shì)。半懸掛式：農(nóng)具有自己的行走輪，運(yùn)輸是承受部分重量，另一部分重量由拖拉機(jī)承受，其優(yōu)、缺點(diǎn)介于懸掛式和牽引式農(nóng)具之間，當(dāng)大型、重型農(nóng)具用懸掛式有困難時(shí)可用半懸掛式。根據(jù)實(shí)際情況和以上特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選懸掛式(2)農(nóng)具在拖拉機(jī)上懸掛的位置后懸掛：特點(diǎn) 農(nóng)具配置在拖拉機(jī)后面，增大驅(qū)動(dòng)輪載荷，提高了牽引性能。拖拉機(jī)走在未耕地上，工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況，運(yùn)輸時(shí)穩(wěn)定性和操作性較差。前懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)前面，拖拉機(jī)走在以工作過(guò)的地面上，能滿足收獲機(jī)械要求，但可能使前輪負(fù)荷過(guò)大，轉(zhuǎn)向費(fèi)力或輪胎超載。中間懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)前、后軸之間，便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費(fèi)事，農(nóng)具和拖拉機(jī)配套行強(qiáng)，通用性小。側(cè)懸掛：農(nóng)具配置在拖拉機(jī)側(cè)面，視線好。但橫向穩(wěn)定性較差，不適于配帶較重的農(nóng)具作業(yè)。分組懸掛：農(nóng)具分幾組分別順次懸掛在拖拉機(jī)側(cè)面、前面或后面，機(jī)組穩(wěn)定性較好。根據(jù)所設(shè)計(jì)還田機(jī)的特點(diǎn)和以上所說(shuō)的特點(diǎn)選擇后懸掛。- 9 -(3)農(nóng)具在拖拉機(jī)上懸掛的方法單點(diǎn)懸掛：農(nóng)具通過(guò)拉桿與拖拉機(jī)相連，可以在垂直面內(nèi)一點(diǎn) O 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但農(nóng)具工作性能受地面起伏影響較大，不易控制。拉桿容易和拖拉機(jī)發(fā)生干涉，O 點(diǎn)的位置選擇不受限制。常在一些簡(jiǎn)易的或無(wú)專(zhuān)門(mén)懸掛系統(tǒng)的拖拉機(jī)上用。兩點(diǎn)懸掛：兩點(diǎn)懸掛點(diǎn) A、B 布置在水平面內(nèi)，農(nóng)具繞 A-B 軸線轉(zhuǎn)動(dòng)桿件，與農(nóng)具剛性連接，相當(dāng)于兩個(gè)單點(diǎn)懸掛并聯(lián)。懸掛機(jī)構(gòu)通常是專(zhuān)用的。用于沒(méi)有或不宜采用三點(diǎn)懸掛系統(tǒng)的地方。三點(diǎn)懸掛：農(nóng)具通過(guò)上拉桿和兩個(gè)下拉桿與拖拉機(jī)三點(diǎn)相連。在垂直面和水平面內(nèi)各有一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心 O1、O2，農(nóng)具上下左右可自由運(yùn)動(dòng)。虛牽引點(diǎn) 0、O1 的位置不受結(jié)構(gòu)限制。O 在農(nóng)具入土過(guò)程中位置有變化有利于農(nóng)具入土。通用性好，可掛各種農(nóng)具。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選用三點(diǎn)懸掛，因?yàn)橥ㄓ眯院谩?4)農(nóng)具工作位置的調(diào)節(jié)方式和特點(diǎn)根據(jù)選用懸掛的方式和還田機(jī)的特點(diǎn)選用高度調(diào)節(jié)原理：懸掛機(jī)構(gòu)在農(nóng)具工作中呈自由狀態(tài)，對(duì)農(nóng)具不起控制作用。農(nóng)具 1 的工作位置由本身的支持輪 2 決定。調(diào)節(jié)絲桿可以改變農(nóng)具的工作深度。特點(diǎn)：工作可靠，便于調(diào)整。農(nóng)具的工作位置不受土壤阻力變化影響，耕深一致性好。支持輪有一定的仿形作用，但輪子本身滾動(dòng)要消耗動(dòng)力增加結(jié)構(gòu)重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會(huì)改變農(nóng)具的工作位置。3.2主要工作部件設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 基本參數(shù)計(jì)算(1)傳動(dòng)比分配刀軸的工作轉(zhuǎn)速為 160/minr10523/minnr?所以總轉(zhuǎn)動(dòng)比 12//6.7i12i??取 10.425i?- 10 -213/5/0.4213.580/min9679ni ri??(2)功率分配拖拉機(jī)輸出功率 05.738%4.36pkw???一軸輸出功率 10=..9=.0??聯(lián) 軸 承 1二軸輸出功率 21p?齒 輪 軸 承=3.06.8231.kw三軸輸出功率 32??帶 輪 =1..9=.拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 0034.6/52Tpn=95/95743.1Nm一軸輸出轉(zhuǎn)矩 11??/=.0/=8.6二軸輸出轉(zhuǎn)矩 22Tpn=950/953.1/2.59412.Nm三軸輸出轉(zhuǎn)矩 33??/=0.86/0=76.83.2.2 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)考慮到錐齒輪所受載荷較大，所以決定采用硬齒面閉式傳動(dòng)，大小齒輪均用20CrMnTi 材料。齒面滲碳后淬火,齒面硬度 58—62HRC。查圖得 lim130HMpa??lim1920FMpa??lim290Fpa??(2)由簡(jiǎn)化計(jì)算初步選定主要參數(shù)- 11 -11950/53.0/26.581TpnNm???(查表得)1.25AK?（查表得）.?0.3R?2213 31 22(lim)() 60.581.414 050.5.23(.3)AfeRHRTKDu??????????取 10Z2.47?則（與 的誤差不大于 5%）210.54Zu?i大端模數(shù)取 m=5mm1.2feDmmZ21758fe???'"140arctnarct612f??'"'"290623fe???151.8sinsi8'"feDRm?????取 b=340.3..3.4b11(.5)(0.5)217.5mRfe??????743./606mDnv ms??(3)校核計(jì)算1）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 120602.5891.774tmTFND???- 12 -（查表得）189.EZMpa?（8 級(jí)精度及 ）3vK14.7502.38/vzms??2110.2(.)6975.30.41.458. 5.9340)tAHEfeRFKuZbD???????? ?（查圖得）1.8NZw（查表得）minHS?limlin130.8167.4HNZwMpaS????所以安全li min67.4/59HS?2）按齒根彎曲強(qiáng)度校核 1012.5cos68'"dnfZ????27.4s3'dnf?（查圖得）12.8FY?2.75F（查圖得）0Sr 8Sr（查圖得）.N1xY?11(0.5)tmAvFFRKYb????69.2715.32.1854.334(0)Mpa?????21...8FF?limli119201' 064.31.NXSrY???- 13 -lim2li2901.8' 23.64FNXSrY????（查表得） 安全lim11 min'064.3.5FFS?（查表得） 安全li22 in'..81F S???表六輪的基本參數(shù)小齒輪 大齒輪節(jié)錐角（分度圓錐角） fe?231'48"? 658'12"?大端分度圓直徑 feD85 200錐距 R 109.25 109.25齒寬 b 34 34齒頂高 ihd8.11 8.11齒根高 g 2.89 2.89- 14 -齒頂高直徑 diD99.93 206.35齒頂角 ?4.25/1.52 4.25/1.52頂錐角 di?27.28 71.22（5）箱座壁厚δ=0.0125( )+1=0.0125 (70+125)+1 8,故取 δ=8mm12m???箱蓋凸緣厚度 = =12mmb1.5?箱座凸緣厚度 b= =12mm箱底座凸緣厚度 = =20mm2.地腳螺釘數(shù)目 n=底凸緣周長(zhǎng)之半/200~300 4,取 n=4?地腳旁連接螺釘直徑 =0.018( )+1 12, 取fd12md?12fd?蓋與座連接螺栓直徑 =(0.5~0.6) , 取 2f8軸承端蓋螺釘直徑 =(0.4~0.5) , 取 =63f3軸承旁凸臺(tái)半徑 =c2=121R鑄造過(guò)渡尺寸 k=3,R=5,h=15大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1>1.2δ, 取 Δ1=10mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 Δ2>0.5δ, 取 Δ2=5mm軸承端蓋外徑=D+(5~5.5) ,2D3d由于結(jié)構(gòu)的特殊性,取 D30306=108mm,D30308=135~140mm3.2.3 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)基本參數(shù)傳遞功率 231.pkw?轉(zhuǎn)速- 15 -2130.589/minnr?3160/inr?(2)定 V 帶型號(hào)和帶輪直徑工作情況系數(shù) .AK計(jì)算功率 213.40.3CPkw???選帶型號(hào)得為 C 型小帶輪直徑 30Dm大帶輪直徑 232(1)/(10.)160/23.5847.n m???????取 257（3）計(jì)算帶長(zhǎng) 23()/(5720)/8.5mD?????m???求取中心距 230230.7()()aD???取31945?帶長(zhǎng) 2 20 8.8.520179.5mLDa m????????基準(zhǔn)長(zhǎng)度 取 d(4)求中心距和包角 020179.5640.dLa??????min.164.515m??ax3.3.d小帶輪包角 2231806()/D???? 1806(2570)/64.17.6520?????? ??(5)求帶根數(shù)帶速- 16 -3/6012016/016.7/vDn ms???????傳動(dòng)比 3.589/.79i帶根數(shù)由表得 由表得06.7Pkw0K?由表得 由表得8LK?.4Pkw??0 .36.3()(6.079)80.CLz? ????取 Z=7 根(6)求軸上載荷張緊力2 20min(2.5)(.5098)4.6() 0.3174.671cKPFqvz??????????取 .3/gqk20 4.6sin73.2sin8.40QzFN????對(duì)于新安裝的 V 帶初拉力應(yīng)為 1.5（F0）min；對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的 V 帶，初拉力應(yīng)為1.3（F0）min。帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸是 20 174.6sin73.2sin81.40PFz?????由于 v0.07d，谷取 h=7，則軸環(huán)處的直徑 d5-6=89mm，軸寬度 b>1.4h，取 l5-6=12mm。④取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 a=16mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s，取 s=8mm。已知滾動(dòng)軸承寬度 T=33.5mm，小齒輪的大端分度圓直徑 B=85mm。34(8076)3.58164.5lTam???????6 0lB齒輪、萬(wàn)向節(jié)與軸的周向定位均采用平鍵鏈接，按 d4-5 由表查的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工長(zhǎng)為 63mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有201bhm??- 19 -良好的中性，故選擇齒輪與軸轂與軸的配合為 ；同樣萬(wàn)向節(jié)與軸連接，選用平鍵76Hn鍵槽長(zhǎng)為 25mm。如圖 4149bhm??圖 4 一軸示意圖⑤軸的強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪受力：拖拉機(jī)作用在軸上的力 1/630/126.5QFN??大齒 11(0.5)(.5)7mRddm?????大齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 1628.TN圓周力 112/05./17089.tmFd???徑向力 1tancosrF??7089.20.4791235.N????軸向力 1tansi.1tan.86.0aF?????受力圖如圖 5 所示- 20 -圖 5 一軸受力彎矩圖計(jì)算支承反力水平反力 1 1184.5/2'(06.384.5).3.R rFQFa?????259128260.?.4N206.38/'1845rRFFa????2.926.0438/2?0.N垂直反力 1'84.5/2.789.14.5/2.87.45RFt N?????2'30310總彎矩 22569.781.45.9Mm???扭矩 105.6TN進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.6 軸的計(jì)算為：22221 3()3405.9(.60581.)14.87caMTMPaW???????由表得[ ]=60MPa,因此 < [ ]故安全。ca?- 21 -（2）二軸的設(shè)計(jì)和校核1) 31.0PKW?2130.589/minnr?2419.5TNm?2)初步確定軸的最小直徑。先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表取 A0=112 于是得 233min01.32.8905PdAm???輸出軸的最小直徑是安裝小齒輪外軸的直徑，所以取 ，小齒輪輪轂寬為1d?所以 取 ，小齒輪與軸用平鍵連接12(.)ld??(~9.6)l12l?由于傳動(dòng)距離較長(zhǎng)，所以左右定位用 15:1 錐度。小錐齒右邊用螺08bhL??母 M30GB54-76 定位，電帶輪左邊用螺母 M24GB-76，皮帶輪與軸采用聯(lián)接則，如圖 6 所示1967GB?圖 6 二軸示意圖3)二軸的強(qiáng)度校核N2/130/194.375FQ??小輪直徑N·mm22(0.5)(.5)82.Rdmd????小輪受力；轉(zhuǎn)矩N·m2419.T?圓周力N22/.5/72.683.17Ftdm???徑向力=2135.71N22tancos???683.1tan0.o?軸向力 22tsi65.LFN?- 22 -受力圖如圖 7 所示圖 7 二軸受力彎矩圖計(jì)算支承反力水平反力 3 2(7832)5/'RFarFadm????194.13.7516.72.5/8??27.N24 2(5)/' 3RFQrFad????19.1.7(83)165.72./??N23.垂直力 3227(583)/'QRFrFadm?????194.1.7()165.72./?2.3'5/836.25/830.RFt N?????42'()17()683.97??進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.622()MaTcW???22317540.(.6419.5)7???6.3Mpa?選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由表查得[a]=60Mpa,因?yàn)?<[a]故安全ca?- 23 -(3)刀軸的設(shè)計(jì)輸出軸上的功率 p3=29.866KW，轉(zhuǎn)速 n3=1600r/min,轉(zhuǎn)矩 T3=178262.688N·mm1)初步確定軸的最小徑。左軸頭的設(shè)計(jì)先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAm???mm， ；因?yàn)樾л喌妮嗇?B=185mm 所以 。選取 O 基1275d??348?? 3485l??本標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)得單列圓錐滾子軸承 30318 尺寸為 故9106.dDT?5690?， ， 。如圖 8 所示4.lm?6710dm??6710l??圖 8 左刀軸軸頭示意圖右軸頭的設(shè)計(jì)先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAm???由于最小直徑與軸承相連接，故 , ,草圖如圖 9 所示2?124.5l?- 24 -圖 9 右刀軸軸頭示意圖2)刀軸的校核；①對(duì)無(wú)縫鋼管校核尺寸大小 D=140mm，壁厚取 5.5，其材料選用 20 號(hào)剛通過(guò)冷撥而成。；/(14025.)/140.92dD?????3 3.967.Wt m??max/Tn???69.5102.8/1052.[]TMpa??15pa?故滿足。②對(duì)軸的校核由于 皮帶輪直輪 ；329.86PK?317826.T?320Dm?皮帶輪圓周力 3/.68/17.6FtDN?皮帶輪徑向力 3329.10/.3Qr??刀具作業(yè)時(shí)間所受阻力N =/786./(425)810.2oFTR?阻受力如圖 10 所示- 25 -圖 10 刀軸受力彎矩圖計(jì)算水平面反力 1(5029.37.429.3)' 57.QRFf?????阻 阻（ 4+239.)f.3=.6N21.5.7.' 2934293QRff????阻 阻 （ ）8.5081034.7..??（ ）=1.N垂直反力 21225078.63150' 7.41RFt N????????132()' 9.Rt?進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取 a=0.6 軸的計(jì)算應(yīng)為- 26 -22()MaTcW???22338.7165(0.786.)???1.7Mpa?，因?yàn)?故安全[]60pa[]??3.3性能的校核3.3.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù)爬坡行駛狀態(tài)下，拖拉機(jī)前軸垂直地面的載荷減小，存在翻傾危險(xiǎn)。一般道路規(guī)定的最大坡度角 ，此時(shí)機(jī)縱向穩(wěn)定性小于爬坡穩(wěn)定性指數(shù)表征，該指數(shù)越大越20???好。規(guī)定大于 20.定義爬坡穩(wěn)定性指數(shù)（1）1Zmax02upgradeRc????式中：R 1Z max-爬坡行駛狀態(tài)下懸掛農(nóng)具時(shí)拖拉機(jī)前軸垂直地面載荷 NR1z-爬坡行駛狀態(tài)，懸掛農(nóng)具時(shí)拖拉機(jī)前軸垂直地面的載荷 Nsmaxs12max1(a)co(h+)inzwGbwGRL?????3078634co0(3817642)sin05169.5N???? ?smaxsmax1maxcohinZwRL???cs2sin068.348N???? ?將得數(shù)帶入式（1）中得 169.85027.93upgradeC??所以機(jī)組滿足縱向穩(wěn)定性要求，不需要增加配重塊。3.3.2 拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力校核鐵牛-55 使用 YG-100 型油缸，其最大推入推出力 PZmax分別為 6250N、7500N，油缸提升能力儲(chǔ)備指數(shù)提升能力儲(chǔ)備達(dá)到 83%，故懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力足夠。max7512.640%835ZlifePC?????- 27 -3.4使用說(shuō)明書(shū)（1）作業(yè)時(shí)，應(yīng)先將還田機(jī)提升到刀離地面 20—25 厘米高度（提升位置不能過(guò)高，以免萬(wàn)向節(jié)偏角過(guò)大造成損壞）接合動(dòng)力輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng) 1—2 分鐘，掛上作業(yè)擋，緩慢松放離合器踏板，使用鐵牛—55 拖拉機(jī)與之相配套，同時(shí)操作液壓升降調(diào)節(jié)手柄，使還田機(jī)逐步降至所需要的留茬高度，隨之加大油門(mén)，投入正常作業(yè)。（2）作業(yè)時(shí)，禁止刀打土，防止無(wú)限增加扭矩而引起故障。若發(fā)現(xiàn)刀打土?xí)r，應(yīng)調(diào)整地輪離地高度或拖拉機(jī)上懸掛拉桿長(zhǎng)度。（3）操作人員要首先熟悉機(jī)具的性能，按使用說(shuō)明書(shū)操作機(jī)具。（4）使用前變速箱內(nèi)應(yīng)加注 30 號(hào)齒輪油，油面高度以大齒輪浸入油面三分之一為宜。（5）萬(wàn)向節(jié)安裝應(yīng)注意以下三點(diǎn)：1）應(yīng)保證機(jī)具在工作提升時(shí)，方軸與套管及兩端十字架不頂死、又有足夠的配合長(zhǎng)度。2）萬(wàn)向節(jié)裝配位置及方向應(yīng)正確，若方向裝錯(cuò)，會(huì)產(chǎn)生響聲及強(qiáng)烈震動(dòng)，并加劇萬(wàn)向節(jié)的損壞。3）與鐵牛 55、60 配套時(shí)，油缸的固定支撐桿應(yīng)改為扁鐵，以免萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相互碰撞。4 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告4.1產(chǎn)品圖樣的審查玉米秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，現(xiàn)以具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注化審查，結(jié)果如下：（1）產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚。符合 GB4440-84、GB-83 的規(guī)定。（2）產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合 GB/T1800、3-1998 的規(guī)定。- 28 -（3）產(chǎn)品圖樣的編號(hào)符合 JB/T5054.5-2000 產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)的完整性。（4）圖紙的標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合 GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989 的規(guī)定。（5）產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合 GB131-83 的規(guī)定。（6）產(chǎn)品圖樣焊縫的代號(hào)符合 GB324-80 的規(guī)定。4.2產(chǎn)品技術(shù)文件的審查（1）產(chǎn)品的技術(shù)文件名稱(chēng)、術(shù)語(yǔ)符合 ZB/TJ01 和 0351-90 及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。（2）量和單位符合 GB3100—GB3102-93 的規(guī)定。（3）技術(shù)文件所用的編碼符合 JB/T8823-1998 的規(guī)定。（4）技術(shù)文件的完整性符合 JB/T5054.5-2000 的規(guī)定及農(nóng)機(jī)部門(mén)的有關(guān)具體要求。4.3標(biāo)注件的使用情況本設(shè)計(jì)所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓，材料及材料代號(hào)也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。4.4審查結(jié)論經(jīng)過(guò)對(duì)玉米秸稈粉碎還田機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化審查，認(rèn)為該設(shè)計(jì)基本貫徹了國(guó)家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計(jì)文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化的要求。結(jié)論還田機(jī)的工作幅寬為 1500mm，使用 55 馬力的拖拉機(jī)后懸掛工作，工作部分是 Y 型刀，秸稈成一定傾斜角，喂入性能好。使工作 間隙在定刀處突然減小，甩刀與秸稈將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用定刀刃口粉碎。在田間轉(zhuǎn)移行駛狀態(tài)時(shí)，各桿參數(shù)不變的情況下，滿足懸掛犁由耕作位置提升到運(yùn)輸位置，符合各種性能要求。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)采用了免震法排列甩刀，所以在工作和運(yùn)輸期間不會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，也不需要增加配重塊，工作幅寬適中輕巧便捷，在田間具有很強(qiáng)的靈活性。本設(shè)計(jì)的懸掛裝置不是中間懸掛，有些偏差。雖然對(duì)工作時(shí)有一定的影響，但是不影響重心的位置?？傮w不會(huì)對(duì)裝置的- 29 -平穩(wěn)行有什么影響。在本次設(shè)計(jì)中對(duì)變速箱的設(shè)計(jì)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速變化較大，對(duì)齒輪的要求也會(huì)增加，這樣就會(huì)增加成本。以后可以采用別的方法來(lái)改本轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。- 30 -參考文獻(xiàn)[1] 紀(jì)名剛，陳國(guó)定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社 2006.5.[2] 王萬(wàn)鈞，胡中任.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)下[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1985.7.[3] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.4[4] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 2003.8.[5] 曾正明主編.機(jī)械工程材料手冊(cè)：金屬材料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[6] 吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育 出版社 2006.5.[7] 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機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ........................................12 技術(shù)任務(wù)書(shū) ..........................................................23 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) ......................................................23.1 總體設(shè)計(jì) ............................................................23.1.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ............................................................33.1.2 工作部件 ............................................................33.1.3 秸稈還田機(jī)刀片的設(shè)計(jì)幾個(gè)問(wèn)題 ........................................43.1.4 拖拉機(jī)的性能參數(shù) ....................................................53.1.5 懸掛設(shè)計(jì) ............................................................83.2 主要工作部件設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................103.2.1 基本參數(shù)計(jì)算 .......................................................103.2.2 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................113.2.3 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................153.2.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................183.3 性能的校核 .........................................................263.3.1 爬坡穩(wěn)定性能指數(shù) ...................................................263.3.2 拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)油缸提升能力校核 .....................................273.4 使用說(shuō)明書(shū) .........................................................274 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告 .....................................................284.1 產(chǎn)品圖樣的審查 .....................................................284.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 .................................................284.3 標(biāo)注件的使用情況 ...................................................284.4 審查結(jié)論 ...........................................................2833結(jié)論 .....................................................................29參考文獻(xiàn) .................................................................30致謝 .....................................................................31